Home » РАЗДЕЛ ІІ

РАЗДЕЛ ІІ

June 25, 2024

Методические указания c органической химии для студентов II курса специальности „Фармация”

Алкены, алкадиены и алкины: номенклатура, изомерия, способы получения, химические свойства.

Классификация органических реакций и реагентов.

Цель занятия:

сформировать пояти о строении, классификации, номенклатуре, изомерию, методы добывания и химические свойства ненасыщенных углеводородов;

б) об основных принципах классификации органических реагентов и реакций.

Практические навыки:

а) овладеть лабораторными методами добывания ненасыщенных углеводородов и выявление кратных связей в молекулах органических соединений;

б) прогнозировать тип механизма реакции в зависимости от строения молекулы.

Профессиональная ориентация.

Етиленови, диєнови и ацетилену углеводные являются промежуточными продуктами в синтезе фармпрепаратив. Такие соединения образовывают полимерные материалы, из которых изготовляют упаковки для врачебных форм.

Программа самоподготовки студентов.

Алкены:

1. Строение и номенклатура алкенив. Характеристика кратной связи.

2. Структурная и цис-, транс-изомерия.

3. Методы добывания алкенив.

4. Реакции електрофильного присоединение А_Е, s– и p-комплексы, их стабильность.

5. Правило Марковникова и его современная (электронная) интерпретация.

6. Реакции окиснення и полимеризации.

Алкадиены:

1. Типы диєнив. Строение и номенклатура.

2. Способы получения спряжених диєнив.

3. Химические свойства спряжених диєнив: а) особенности реакций електрофильного присоединение (А_Е) в ряде 1, 3-диєнив; б) действует новый синтез (реакция Дильса-Альдера); в) полимеризация 1, 3-диєнив.

4. Натуральный и синтетический каучуки.

Алкини:

1. Строение, номенклатура и способы получения алкинив.

2. Реакции електрофильного присоединение (А_Е): галогенирование, гидрогалогенирование, гидратации (реакция Кучерова).

3. Реакции замещения в ряде алкинив. Сн-кислотнисть в ряде алкинив.

4. Окиснення и восстановление алкинив.

5. Димеризация (винилацетилен) и тримеризация (бензол) ацетилена.

6. Промышленное, биологическое и практическое значение отдельных представителей.

7. Идентификация ненасыщенных углеводородов.

Основы теории реакций органических соединений:

8. Классификация органических реакций за способом разрыва и образование связей (гомолитични (вильнорадикальни), гетеролитични (нуклеофильни и електрофильни), перициклични (согласованные) реакции).

9. Классификация органических реакций за характером химических преобразований: реакции присоединения, замещение, видщеплення, изомеризации (перегруппировка), циклоприєднання; реакции окиснення и восстановление.

10. Промежуточные активные частички: их строение, влияние структурных особенностей на стабильность карбкатионив, карбанионив, свободных радикалов, йон-радикалив.

11. Типы механизмов химических реакций.

Домашнее задание – выполнить задачи 1, 3, 13, 18,20

Ситуационные задачи.

1. Напишите формулы следующих соединений: етилбутен-1; 2,2,5, тетраметилгексен-3; етил-2,3, триметилгексен-2; етил-2,6, триметилгептен-3; изобутилацетилен; 2, дихлорбутадиєн-1,3; 2-изопропилетилен; 3, диметилпентин-1; етинилоктадиєн-1,7; пропаргилоктадиїн-1,5; етиниллекадиєн-1,8.

2. Напишите формулы следующих соединений: (Е)-бутен-2; (Z)-пентен-2; (Z)- метилпетен-2; (Е)- етилгексен-2; цис-бутен-2; транс-бутен-2; s-цис-бутадиєн-1,3; s-транс-бутадиєн-1,3; s-цис-цис-транс-нонадиєн-3,5; s-транс-цис-транс-нонадиєн-3,5; (Е)-2-(Z)- 4-гептадиєн; (Z)-2-(Е)- 4-нонадиєн; (Z,Е-октадиєн-3,5.

3. Назовите за международной, рациональной и E, Z-номенклатурами следующие углеводороды:

4. Написать структурные формулы этиленовых углеводородов, озониди которых при расщеплении водой образовывают формальдегид и метилоцтовий альдегид.

5. Добыть 2, диметилгексен-3 с 3, диметил-3, 4-дихлоргексану.

6. Какие продукты добывают при окисненни бутену-2:

а) кислородом воздуха; б) водным раствором калий перманганата ? Для последнего случая записать уравнение окислительно-обновленной реакции.

7. Какая структурная формула углеводорода состава C₆H₁₂, если он обесцвечивает бромную воду, а при окисненни образовывает 2 молекулы пропионової кислоты?

8. Как можно разделить смесь пентана, пентену и пентину?

9. Исходя из ацетилена метилпентин-получить 1.

10. Какая масса брома в граммах вступает в реакцию с 3 л смеси етилену, метана и ацетилена, если объемные частицы етилену и метана соответственно составляют 4,48% и 32,8%?

11. Напишите структурные формулы карбоновых кислот, которые образовываются при окисненни хромовой смесью таких изомерных алкинив:

а) СН₃–СН₂–СН₂–СН₂–СºСН; б) СН₃–СН₂–СºС–СН₂–СН₃;

в) СН₃–СН₂–СН₂–СºС–СН₃

12. Установите строение соединения С₅Н₈, которая с амониачним раствором купруму образовывает осадок красного цвета, а при окисненни перманганатом калия в кислой среде превращается в изомасляну кислоту.

13. Напишите уравнение реакций ацетилена с реагентами: а) СН₃СН₂ВОН (КОН, 150⁰С); б) СН₃СООН (Zn, 200⁰С); в) СН₃СН₂NH₂ (Cd, 200⁰C); г) СН₃СН₂SH (KOH, 150⁰C); д) HCN. Чему эти реакции называют винилюванням?

14. Наришить уравнение реакций и назовите полученные соединения:

А) метилбутадиєн-1,3 + Н₂О

Б) гексадиєн-2,4

В) 2, диметилбутадиєн-1,3 + HCl (

Г) гексадиєн-1,4 + Br₂

Д) метилбутадиєн-1,3 + Н₂С=СН-СООСН₃

Приведите механизм реакций А) и Г).

15. Напишите схемы спивполимеризациї бутадиена-1,3 со следующими соединениями: а) С₆Н₅СН=СН₂ (стирол); б) СН₂=СН-CN (ацетонитрил).

16. Пентазоцин – синтетическое лечебное средство, которое владеет, подобно морфина, высокой анальгезуючою действием.

Радикалом какого ненасыщенного соединения есть выделенный фрагмент в формуле пентазоцину фрагмент молекулы? Приведите для этого соединения схемы реакций гидроксилювання (мягкого окиснення) и озонолизу со следующим возобновительным гидролизом озон иду. С какой целью используются эти реакции в анализе алкенив?

17. При озонолизи продукта присоединения 1 моль бромоводню до 1 моль действует нового углеводорода образовалось 1 моль пропаналю и 1 2-моль бромопропаналю. Который действует новый углеводород вступил в реакцию и за каким типом состоялось присоединение бромоводню?

18. Какое строение имеют алкен, алкин и алкадиєн, при взаимодействии которых с хлороводнем в еквимолярних соотношениях получают соответственно следующие продукты: хлоропентен-1, хлоропентен-1 и 2-хлоропентан?

Классификация органических реакций: а) за характером химических преобразований; б) за способом разрыва и образование связей; в) за молекулярнистю.
Приведите примеры, которые показывают связь между строением органического соединения и склонностью ее к а) гомолитичних реакций; б) гетеролитичних реакций. Условия, которые оказывают содействие ходу: а) вильнорадикальних; б) йонних реакций.

21. Известно, что реакция присоединения цианидної кислоты к ацетону (СН₃)₂С=О проходит очень медленно, но ускоряется при добавлении капли раствора калий цианида. При добавлении минеральной кислоты скорость реакции уменьшается практически к нулю:

На основе этих кинетических экспериментальных данных сделайте вывод о механизме (А_Е или А_N) хода реакции присоединения цианидної кислоты к ацетону.

Тестовые задания.

1. Среди приведенных высказываний выберите те, которые отвечают определению нуклеофильних реагентов:

1. отдают электронную пару при образовании химической связи

2. принимают электронную пару от субстрата

3. содержат неспаренный электрон

4. являются нейтральными молекулами, которые содержат неделимую пару электронов

5. представляют собой ионы, которые несут отрицательный заряд

2. Укажите последовательность, в которой приведенные карбкатиони размещенные в порядке уменьшения их стойкости

3. Укажите заместители (R) , которые увеличивают стойкость катиону трифенилметанового ряда, который имеет структуру:

1. ВОН 2. NO₂ 3. OCH₃ 4. SO₃H 5. CH₃

4. Которые из перечисленных реагентов есть нуклеофильними:

5. Выберите обозначение механизма ниже приведенной реакции:

1. S_R 2. S_E 3. S_N 4. E 5. A_R

6. Выберите обозначение механизма ниже приведенной реакции:

1. S_R 2. S_E 3. S_N 4. A_E 5. A_R

7. Выберите обозначение механизма ниже приведенной реакции:

1. A_R 2. A_N 3. A_E 4. S_E 5. S_N

8. Выберите обозначение механизма ниже приведенной реакции:

1. S_N 2. S_E 3. S_R 4. A_E 5. E

9. Выберите обозначение механизма ниже приведенной реакции:

1. S_N 2. S_E 3. A_N 4. E5. A_E

10. Выберите обозначение механизма ниже приведенной реакции:

1. A_N 2. A_E 3. S_R 4. S_E5. S_N

11. Реакция CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃ CH₃ – CH(СН₃) – CH₃принадлежит к реакциям:

1. Замещение. 2. Изомеризации. 3. Горение. 4. Полимеризации.

12. Реакция C₄H₁₀ C₂H₆ + C₂H₄принадлежит к реакциям:

1. Крекинга. 2. Поликонденсации. 3. Полимеризации. 4. Дегидрування.

13. Реакция CH₃ – CH₂ – OH С₂Н₄ + Н₂О принадлежит к реакциям:

1. Присоединение. 2. Крекинга. 3. Поликонденсации. 4. Дегидратации.

Ответа. 1) 1,4,5; 2) 2; 3) 1,3,5; 4) 2,3,4; 5) 1; 6) 2; 7) 3; 8) 1; 9) 4; 10) 1

11) 2; 12) 1; 13) 4

Практическая часть.

Опыт 1. Добывание етилену и изучение его свойств.

Реактивы: 96%-ной этиловый спирт, концентрированная сульфатная кислота, бромная вода, 1%-ной раствор калий перманганата, натронная известь, песок.

Оборудование: прибор для добывания етилену, фарфоровый шпатель.

Методика выполнения. В сухую пробирку наливают 5-6 мл приготовленной смеси, которая состоит из одной части этилового спирта и трех частей концентрированной сульфатной кислоты, и бросают маленький кусочок пемзы или возле 1 г песка для равномерного кипения смеси. Пробирку закрывают пробкой с газовидвидною трубкой и закрепляют в лапке штативу прибора для добывания етилену наклонно так, чтобы ее дно было низшим за отверстие. Пробирку со смесью осторожно нагревают на слабом пламени. Сначала прогревают всю пробирку, а потом нагревают лишь ту ее часть, где содержится реакционная смесь. Следят за тем, чтобы реакционную смесь, которая пенится, не перекинуло в газовидвидну трубку. Наблюдают за выделением газа етилену и почернениям реакционной смеси. Реакция образования етилену происходит в две стадии. На первой стадии образовывается етилсульфатна кислота:

СH₃–CH₂OH + HOSO₂OH ® CH₃–CH₂OSO₂OH + H₂O

На второй стадии при нагревании до 170⁰С етилсульфатна кислота раскладывается с выделением етилену:

CH₃–CH₂OSO₂OH ® СН₂=СН₂ + H₂SO₄

Полученный етилен сразу же используют для опытов. Сначала его пропускают его в пробирку с 1 мл бромной воды. Наблюдают, как бромная вода довольно быстро обесцвечивается етиленом вследствие присоединения брома по месту разрыва двойной связи с образованием 1, 2-диброметану (качественная реакция на двойную связь):

При пропуске етилену сквозь раствор калий перманганата (реакция Э. Э. Вагнера) наблюдают, как фиолетовая окраска перманганата калия исчезает, образовывается осадок манган(ИV) оксида бурого цвета, который указывает на окиснення етилену (качественная реакция на двойную связь):

Потом етилен собирают в пробирку под водой. Собранный газ производят поджог. Етилен горит светлым пламенем с образованием углекислого газа и воды:

СН₂=СН₂ + 3О₂ ® 2СО₂ + 2Н₂О

Етилен можно также произвести поджог близ конца газовидвидної трубки. У пламя вносят фарфоровый шпатель, на котором довольно быстро образовывается черный налет сажи (аморфного углерода), что свидетельствует о неполном окиснення етилену.

Опыт 2. Добывание ацетилена и изучение его свойств

Реактивы: кальций карбид (в кусочках), насыщенный раствор бромной воды, 1%-ной раствор калий перманганата, мило.

Оборудование: прибор для добывания ацетилена.

(Опыт проводят под вытяжным шкафом.)

Методика выполнения. а) Получение ацетилена. Ацетилен добывают в таком самом приборе, что и етилен. В пробирку помещают 2-3 кусочки кальций карбида и закрепляют ее в штативе вертикально. Наливают раствор сульфатной кислоты (1:3) объемом до 3 мл. Ацетилен, который при этом выделяется, используют для изучения его химических свойств.

б) Взаимодействие ацетилена с бромной водой. В пробирку вносят 1 мл бромной воды и через нее пропускают ацетилен. Наблюдают за обесцвечиванием бромной воды, поскольку бром присоединяется по месту тройной связи ацетилена с образованием тетраброметану. Реакция присоединения брома происходит в две стадии. Сначала образовывается диброметилен:

СНºСН + Br₂ ® CHBr=CHBr,

который потом, реагируя со второй молекулой брома, образовывает тетраброметан:

CHBr=CHBr + Br₂ ® CHBr₂–CHBr₂

в) Взаимодействие ацетилена с водным растворам калий перманганата. В пробирку вносят 1 мл 1%-ного раствора калий перманганата и через него пропускают ацетилен. Наблюдают, как фиолетовая окраска калий перманганата исчезает и образовывается осадок манган(IV) оксида бурого цвета. Во время окиснення ацетилена также разрывается тройная связь.

3CHºCH + 8KMn₄ + 4H₂O ® 3КOOC–COOК + 2KOH + 8Mn₂ + 2Н₂О

г) Горение ацетилена. Конец газовидвидної трубки, из которой выделяется ацетилен, опускают в фарфоровую чашку, наполненную мыльной водой (1 г мыла, 30-40 мл воды). К мыльным пузырькам, которые при этом образовываются, поднимают зажженную занозу. Наблюдают, как ацетилен горит киптявим пламенем. Образование копоти свидетельствует о высоком процентном содержимом карбона в ацетилене и неполное его окиснення в процессе горения на воздухе.

Напишите уравнение реакции горения ацетилена и расставьте коэффициенты. Вычислить массовые частицы карбона (в процентах) в метане, етилени и ацетилене и сравните их. Сколько литров воздуха нужно для полного сгорания 1 л каждого из этих углеводородов?

Опыт 3. Добывание из ацетилена купрум(И) и аргентум ацетиленидив.

Реактивы: ацетилен (из опыта 2), амониачний раствор купрум(И) хлорида, 1%-ной раствор аргентум нитрата, 5%-ной раствор амониаку, концентрированная хлоридна кислота.

Оборудование: воронка, фильтровальная бумага.

Во время работы по купрум(И) и аргентум ацетиленидами нужно придерживаться правил техники безопасности. В сухом виде в процессе слабого нагревания или в случае удара они взрываются с большой силой. Поэтому нельзя получать эти ацетилениди в большом количестве и полностью их высушивать. Особенно опасным в сухом стаде есть аргентум ацетиленид.

Методика выполнения. а) Получение купрум(И) ацетилениду. В пробирку наливают 3-4 мл амониачного раствора купрум(И) хлорида и пропускают через него ацетилен. Раствор окрашивается в красно-бурый цвет, а потом из него выпадает красно-бурый осадок купрум(И) ацетилениду. Купрум(И) ацетиленид видфильтровують, промывают на фильтре небольшим количеством этилового спирта и переносят влажный фильтр вместе с осадком ацетилениду на электроплитку, которую защищают от экспериментатора защитным экраном. Электроплитку включают в электросеть. Купрум ацетиленид подсыхает и спустя некоторое время раскладывается с громким взрывом.

б) Получение аргентум ацетилениду. В пробирку вносят 1 мл 1%-ного раствора аргентум нитрата и каплями к нему прибавляют 5%-ной раствор амониаку к полному растворению осадка аргентум оксида, который сначала образовывается. Через полученный бесцветный раствор пропускают ацетилен. Выпадает серый-изжелта-серый осадок аргентум ацетилениду.

Аргентум ацетиленид очень взрывоопасный и видфильтровувати его из реакционной смеси нельзя. После проведения опыта его сразу разрушают. Для этого к реакционной смеси, где содержится аргентум ацетиленид, прибавляют концентрированную хлоридну кислоту, которая раскладывает ацетиленид.

Образование ацетиленидив является качественной реакцией на конечную тройную связь или на ацетиленовый гидроген.

Какие свойства проявляет ацетилен в процессе образования ацетиленидив?

Контрольные вопросы:

1. Сравнить реакционную способность алканив, алкенив и алкинив. Сравнить скорость взаимодействия етилену и ацетилена с бромной водой и калий перманганатом. Дать пояснение.

2. Сравнить характер пламени етилену и ацетилена. Чем это объясняется? Рассчитать массовые частицы карбона и гидрогена в етилени и ацетилене.

3. На примерах проведенных реакций объясните общность и отличие в реакционной способности алкенив и алкинив.

4. Какими реакциями модна отличить пропен и пропин?

Студент должен знать:

– строение, классификацию, номенклатуру, изомерию, методы добывания и химические свойства алкенив, Алкадиеныв и алкинив;

– основные принципы классификации органических реагентов и реакций.

Студент должен уметь:

– получать в лабораторных условиях етилен и ацетилен;

– проводить реакции, которые характеризуют химические свойства алкенив и алкинив;

– прогнозировать тип механизма реакции в зависимости от строения молекулы.

Список рекомендованной литературы:

Основная:

1. В. П. Черных, Б. С. Зименковський, И. С. Грищенко. Органическая химия. В 3-х ч. Харьков “Основа”, 1986. Ч. 2. С. 28-47, 59-67. 2. Ю. О. Ластухин, С. А. Воронов. Органическая химия. Львов “Центр Европы”, 2000. С. 229-253, 268-280. 3. Б. Н. Степаненко. Курс органической химии. В 2-х. ч. М.: Высш. Шк., 1981. Ч. 1. С. 98-137, Ч. 2. С. 6-12, 50-68, 163-195. 4. А. А. Петров, Х. В. Бальян, А. Т. Трощенко. Органическая химия. Г.: Высш. шк., 1981, С. 69-105. 5. Тексти лекций.

Дополнительная: 1. Робертс Дж., Касерио М. Основы органической химии: В 2 кн. /Пер. с англ. /Под ред. А. Н. Несмеянова. – Г.: Мир. 1968, 2. Марч Дж. Органическая химия: В 4 т. – Г.: Мир, 1987, 3. Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. Органическая химия. – Г.: Химия, 1979. – 832 с, 4. Шабаров Ю. С. Органическая химия: В 2 кн. – М.: Химия, 1996. – 847 с, 5. Физер Л., Физер М. Органическая химия: В 2 кн. – М.: Химия, 1969, 6. Найдан В. М. Органическая химия (Малый лабораторный практикум). – Киев, 1994. – 336 с, 7. Некрасов В. В. Руководство к малому практикуму по органической химии. – Г.: Химия, 1964, 8. Голодников Г. В., Мандельштам Т. В. Практикум по органическому синтеза. – Издательство ЛГУ имени А.А. Жданова, 1976.